Une idée qui profite aux souris et aux hommes

Les hydrogels Cellendes évitent les tests sur les animaux et changeront la donne dans la recherche

(Stuttgart/Tübingen) – Cellendes GmbH, dont le siège social se trouve à Kusterdingen, près de Tübingen, développe et commercialise des hydrogels. Ces derniers permettent de produire toutes sortes de cultures cellulaires tridimensionnelles, souvent créées à partir de cellules humaines, qui permettent de visualiser les fonctions complexes d’organes tels que la peau, mais aussi de tissus anormaux tels que ceux présents dans les tumeurs. Ces cultures offrent donc un grand potentiel pour le développement de médicaments et les tests de substances toxiques. Face au scepticisme croissant quant à l’application des résultats de recherche issus d’essais sur les animaux à l’homme, ces systèmes de culture cellulaire offrent de nombreux avantages, et pas seulement en tant que substitut aux tests sur les animaux. Les fondateurs de l’entreprise, Dr. Brigitte Angres et Dr. Helmut Wurst, améliorent en permanence leurs hydrogels et participent à des projets de recherche internationaux. Outre la collaboration avec l’Institut des sciences naturelles et médicales NMI de l’Université de Tübingen dans le cadre du projet FoBioGel, Cellendes fait également partie du projet de bio-impression B-BRIGHTER, financé par l’UE.

Pour obtenir la culture tridimensionnelle à partir de cellules primaires et de lignées cellulaires différenciées, on utilise souvent en laboratoire une matrice extracellulaire spécifique. Pour cela, il faut un extrait de tumeurs de souris. On l’obtient en implantant des tumeurs de sarcome, qui peuvent représenter jusqu’à 20 % du poids corporel total de la souris au moment où l’animal est tué, pour retirer le tissu et le préparer à la culture cellulaire tridimensionnelle. Cette méthode est considérée comme la méthode standard depuis des années, notamment parce que l’extrait accélère considérablement la croissance de toutes les cellules. Outre les considérations éthiques, l’inconvénient est que la culture est « imprévisible » en raison de la composition très complexe et en partie inconnue de la matrice extracellulaire, qui peut également varier d’un lot à l’autre. De plus, les composants de la matrice animale ne sont pas toujours adaptés à une culture de cellules humaines.

L’hydrogel synthétique offre une solution

Il y a 15 ans, Cellendes GmbH, dont le siège social se trouve dans la région biologique STERN, a tenté de résoudre ce problème. Les biologistes Dr Brigitte Angres et Dr Helmut Wurst ont développé un hydrogel synthétique d’un type totalement nouveau, qui répond à toutes les exigences de la recherche en matière de culture cellulaire tridimensionnelle. Il est entièrement synthétique, clairement défini et totalement neutre, et ne pose aucun problème éthique. Mais il oblige également les chercheurs à adopter une nouvelle attitude. Ils doivent comprendre ce dont les cellules de leur projet ont besoin pour créer les stimuli de culture pertinents qui garantissent que ces cellules se comportent comme elles le souhaitent. Pour y parvenir, des facteurs biomimétiques tels que la rigidité du gel peuvent être modifiés à volonté. Pour cela, Cellendes propose une plateforme avec différents modules et motifs d’attraction cellulaire, permettant à chaque chercheur de créer sa propre culture cellulaire « personnelle ».

Les nombreux projets de recherche internationaux auxquels participe Cellendes GmbH prouvent une fois de plus que les hydrogels sont l’avenir de la culture. L’équipe travaille actuellement sur B-BRIGHTER avec des partenaires d’Allemagne, de Suède, d’Espagne et d’Israël. Ce projet financé par l’UE vise à optimiser la culture de tissus d’ici 2025 grâce à la bio-impression, une méthode prometteuse pour la production de tissus fonctionnels aux propriétés physiologiques. Ce procédé de production additif permet d’« imprimer » des cellules vivantes avec des agents de support pour créer des structures tissulaires plus grandes. L’approche actuelle de l’impression ascendante, couche par couche, pose des défis importants en termes de viabilité cellulaire et est également soumise à des limitations techniques en termes de vitesse d’impression et de résolution spatiale. Dans le cadre de B-BRIGHTER, une approche de lithographie descendante est en cours de développement, dans laquelle des zones tridimensionnelles sont réticulées de manière sélective à l’aide d’un éclairage à grande vitesse contrôlé numériquement pour former l’hydrogel. Cette approche permet de produire rapidement des géométries 3D fonctionnelles avec une résolution spatiale élevée.

De nombreux problèmes rencontrés par les chercheurs ont été résolus

Les nouveaux hydrogels Cellendes jouent un rôle clé car, contrairement aux hydrogels classiques qui « gélifient » dès que les ingrédients sont mélangés, ils ne se forment qu’après exposition à une lumière spéciale. Ces hydrogels photoinductibles pourraient donc changer la donne pour le groupe de recherche lors de la préparation de modèles de tissus sophistiqués de la cornée ou de la paroi intestinale. La reproduction de cellules du tissu intestinal dans un modèle simulant l’ingestion est réputée pour être très complexe. Cependant, les nouveaux gels permettent d’imprimer des tractus intestinaux et de générer les structures microvillositaires typiques de l’intestin.

Le projet FoBioGel, dans lequel Cellendes collabore avec l’Institut des sciences naturelles et médicales NMI de l’Université de Tübingen, est tout aussi passionnant. Dans le cadre de cette collaboration, l’entreprise développe également des hydrogels photostructurables et biochimiquement fonctionnels. Dans ce cas, le principe fonctionne dans l’autre sens : les gels se forment d’abord spontanément, puis sont éclairés pour se décomposer à nouveau. « Ces hydrogels ne sont pas seulement tridimensionnels, mais offrent également un aspect 4D. Nous pouvons déterminer différentes intensités à différents moments du processus de culture, en fonction du moment où la lumière est appliquée », explique le Dr Angres. « Ces gels résolvent de nombreuses questions auxquelles les chercheurs sont confrontés, mais ce potentiel est encore largement inconnu et il n’existe pas encore de produit commercial de ce type sur le marché », ajoute-t-elle. Cellendes veut combler cette lacune.

Les gels doivent être utilisés comme matrice extracellulaire biomimétique dans la bio-impression 3D et dans des modèles in vitro innovants et complexes (organes sur puce) pour le développement de médicaments et la médecine personnalisée. Par exemple, des structures très fines doivent être produites pour former des barrières spéciales sur les puces. Le NMI évaluera ces propriétés, le potentiel d’application des hydrogels nouvellement développés et leur utilisation comme bio-encres pour la bio-impression 3D. Dans ce projet également, l’objectif ultime est de créer des modèles de tissus qui répondent aux objectifs 3R (remplacement, réduction et raffinement). Des méthodes alternatives ou complémentaires doivent être utilisées autant que possible comme substitut aux tests sur les animaux (remplacement), les expériences et le nombre d’animaux de laboratoire utilisés doivent être strictement réduits (réduction) et la souffrance, la douleur et le stress des animaux impliqués dans ces tests doivent être réduits au strict minimum (raffinement).

« La bureaucratie est un tueur pour les petites entreprises »

Les hydrogels Cellendes sont donc extrêmement importants pour le progrès médical et tiennent compte des exigences éthiques accrues. Bien que l’entreprise de biotechnologie reçoive des demandes du monde entier, les clients ne sont pas encore au rendez-vous. En 2022, Cellendes a déménagé dans de nouveaux locaux au sein du parc technologique de Tübingen-Reutlingen (TTR) et dispose désormais de son propre laboratoire, avec tous les frais que cela implique. « La bureaucratie est un fléau pour les petites entreprises », déplore le Dr Wurst. Et Cellendes ne travaille pas encore dans le secteur médical, mais exclusivement dans la recherche. « Transformer les produits de la recherche en produits pharmaceutiques est extrêmement coûteux », explique le Dr Wurst. Pourtant, des applications médicales basées sur la technologie des hydrogels Cellendes existent déjà. La société TETEC AG de Reutlingen combine les hydrogels avec des chondrocytes autologues pour régénérer le cartilage endommagé dans les articulations, par exemple celles du genou.

Au cours des 15 dernières années, les Dr Angres et Wurst ont accompli de grandes choses. Ils ont mis au point un produit unique qui a le potentiel de révolutionner la recherche fondamentale ainsi que la recherche et le développement pharmaceutiques et médicaux. Il peut bien sûr faire bien plus que d’épargner de nombreuses souffrances à d’innombrables souris. Mais les deux biologistes ont aussi dû reconnaître qu’un tel changement de paradigme prend du temps. Il faut sans cesse prouver que le procédé est apte à remplacer les solutions conventionnelles. Les résultats des essais obtenus avec des extraits de tumeurs de souris et ceux basés sur les nouveaux hydrogels doivent également être comparables. Malgré les défis bureaucratiques et les contraintes financières, les fondateurs de Cellendes n’ont jamais regretté d’avoir créé leur propre entreprise. « Nous aimons être notre propre patron », souligne le Dr Wurst.

Source de l’image : Cellendes GmbH

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